Дифракционная расходимость

Дифракционная расходимость света — следствие его волновой природы. Величина дифракционной расходимости пропорциональна длине волны света ${\displaystyle \lambda }$ и обратно пропорциональна ширине диафрагмы ${\displaystyle R_{\text{Д}}}$^[2]. На рисунке показано прохождение светового пучка через щелевую и круглую диафрагмы. Направление распространения светового пучка — от наблюдателя^[3]. Видны уширения изображений границ на экране, обусловленные дифракцией света.

В случае когерентного лазерного излучения уширение составит^[4]:

где ${\displaystyle \varkappa }$ — коэффициент пропорциональности, зависящий от интенсивности излучения источника света.

Дифракционное уширение светового пучка можно определить как отношение:

${\displaystyle H_{\text{Д}}=\Theta l={\frac {\lambda }{R_{\text{Д}}}}l}$,

где ${\displaystyle R_{\text{Д}}}$ — диаметр (ширина) диафрагмы, ${\displaystyle l}$ — расстояние от диафрагмы до экрана.

При выполнении условия ${\displaystyle H_{\text{Д}}\ll R_{\text{Д}}}$ дифракционной расходимостью можно пренебречь и использовать законы геометрической оптики.

В области ${\displaystyle H_{\text{Д}}\thickapprox R_{\text{Д}}}$ длина дифракции составит ${\displaystyle l_{\text{Д}}=R_{\text{Д}}\thickapprox {\frac {r^{2}}{\lambda }}}$.

Длина дифракции может выступать критерием проявления дифракции:

Дифракционная расходимость принципиальна неустранима в линейных однородных средах вследствие волновой природы света. В реальных оптических системах дифракционная расходимость ухудшает их разрешающую способность и уменьшает энергию излучения, фокусируемую линзами и передаваемую от одной точки реальной оптической системы в другую^[5]. Существуют способы уменьшить или компенсировать дифракционную расходимость в неоднородных средах, используя эффекты самофокусировки света и использования волноводного режима распространения светового излучения.